CN105190123B - 用于液压混合动力车辆的动力传动系统、控制方法以及混合动力机动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于混合动力机动车辆的动力传动系统，所述动力传动系统包括内燃机(34)以及液压机(2)和液压泵(64)，所述液压机和液压泵可通过液压回路与高压蓄能器(72)连接，所述动力传动系统还包括传动装置，所述传动装置包括输出差速器(20)和行星齿轮系(30)，所述输出差速器与液压机直接联接，所述行星齿轮系设置有外齿圈(32)、行星架(40)和太阳轮(36)，所述行星架与差速器联接，所述齿圈和太阳轮分别与内燃机和液压泵联接，其特征在于，液压回路包括受控部件和关闭高压蓄能器(72)的关闭部件(76)，所述受控部件构建了液压泵(64)与液压机(2)之间的直接通道(78)。

Description

用于液压混合动力车辆的动力传动系统、控制方法以及混合 动力机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于混合动力机动车辆的动力传动系统、一种控制该动力传动系统的控制方法以及一种包括这种动力传动系统的混合动力机动车辆。
背景技术
尤其由文件FR-A1-2973302示出的用于液压混合动力机动车辆的已知类型的传动装置包括与液压机联接的第一输入端、与内燃机联接的第二输入端和与液压泵联接的第三输入端，以及包括通过差速器驱动两个车辆驱动轮的输出端。
液压机可通过两个不同的减速齿轮系(rapport de démultiplication)与差速器联接，所述减速齿轮系由第一同步套筒控制。
内燃机驱动行星齿轮系的外齿圈，所述行星齿轮系包括与液压泵联接的太阳轮。行星齿轮系的行星架可通过第二同步套筒与太阳轮联接，以实施该行星齿轮系的锁合(blocage)。行星架还可通过第三同步套筒与输出端的差速器联接。
液压机和泵与压力蓄能器连接，所述压力蓄能器能够在该泵发送制动转矩的运行时存储能量，并且能够将该能量释放至液压机，以将发动机转矩传送到驱动轮上。蓄能器中的压力等级在最小等级和容许的最大等级之间变化，从所述最小等级起泵可用于为所述蓄能器充能，而所述最大等级不可被超过。
通过接合由第一同步套筒控制的两个减速齿轮系的其中一个，由此通过液压机得到了车辆的动力。
为了实施倒车的齿轮，传动装置仅使用了被控制用于逆向转动的液压机，两个减速齿轮系的其中一个被接合。在倒车时(例如在车辆在斜坡上启动时)想要得到在驱动轮上的较高转矩的情况下，使用给出最大减速比的齿轮。
然而由液压机发送的转矩被可由压力蓄能器提供的液压压力限制。尤其当蓄能器中的压力在允许的偏差内相对较低时，该压力等级和因此所发送的转矩可在一些情况下不足以启动车辆。
因此为了再次提升蓄能器中的压力等级，可接合第二同步套筒以锁合行星齿轮系，同时保持第三同步套筒的分离，并且可启动内燃机以确保通过内燃机对液压泵的直接驱动，而不驱动差速器。
然而，伴随着蓄能器的充能，所述蓄能器中的液压压力逐渐提升，由液压机发送的转矩同样根据该提升而增加。高转矩不可很快被使用。
此外，一旦达到了蓄能器的最大负载等级，由液压机发送的转矩被对应于该最大等级的转矩限制。所发送的该最大转矩可始终不充足。
发明内容
本发明的目的尤其在于避免现有技术的这些缺点。
为此，本发明提供了一种用于混合动力机动车辆的动力传动系统，所述动力传动系统包括内燃机以及液压机和液压泵，所述液压机和液压泵可通过液压回路与高压蓄能器连接，所述动力传动系统还包括传动装置，所述传动装置包括输出差速器和行星齿轮系，所述输出差速器与液压机直接联接，所述行星齿轮系设置有外齿圈、行星架和太阳轮，所述行星架与差速器联接，所述齿圈和太阳轮分别与内燃机和液压泵联接，其特征在于，液压回路包括受控部件和关闭高压蓄能器的关闭部件，所述受控部件构建了液压泵与液压机之间的直接通道。
该动力传动系统的优点在于通过构建液压泵与液压机之间的直接通道和关闭高压蓄能器的关闭部件，并且通过由不取决于差速器速度的内燃机驱动液压泵，很快得到通过回路直接发送至液压机的较高压力，该较高压力可大于高压蓄能器容许的最大压力，以产生在驱动轮上的较大的倒车转矩，而无该液压机的延迟。
根据本发明的动力传动系统还可具有可彼此组合的一个或多个以下特征。
有利地，受控关闭高压蓄能器的关闭部件为具有打开和关闭两种状态或者具有能够校准流量的多个打开状态的阀门。
有利地，构建直接通道的受控部件和受控的关闭部件包括在同一控制单元中。
更具体地，内燃机与行星齿轮系的齿圈联接，并且太阳轮与液压泵联接。
有利地，太阳轮与液压泵之间的联结包括减小所述液压泵的速度的减速比。
根据一个实施例，液压泵固定在泵轴的末端，所述泵轴与太阳轮的轴平行设置，所述泵轴与所述太阳轮的轴通过给出减速比的齿轮对而彼此联接。
有利地，行星架与差速器永久联接。
有利地，液压机通过唯一的减速齿轮系与差速器联接。
本发明的目的还在于提供一种控制具有任意其中一项前述特征的动力传动系统的控制方法，其特征在于，为了得到使用由液压机发送的较高转矩的车辆倒车的启动，所述控制方法启动内燃机以便实施对液压泵的驱动，所述控制方法打开了所述液压泵与液压机之间的直接通道，并且所述控制方法关闭了高压蓄能器的关闭部件。
本发明的目的还在于提供一种混合动力机动车辆，所述混合动力机动车辆包括具有任意其中一项前述特征的动力传动系统。
附图说明
通过阅读以下作为示例给出的详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在附图中：
-图1为配置用于根据本发明的动力传动系统的传动装置按照剖切面I-I剖视得到的剖视图，所述剖切面I-I被所述传动装置的平行轴中的五根轴线横穿；
-图2为该传动装置按照剖切面II-II剖视得到的剖视图，所述剖切面II-II被所述传动装置的平行轴中的两根轴线横穿，以及
-图3为该传动装置的与内燃机相反的表面的视图。
具体实施方式
图1到3示出了包括彼此平行设置的六根轴的传动装置。
具有可变液压缸容积的液压机2与该传动装置的第一输入轴4联接，所述第一输入轴支承自由旋转的主动轮6，当第一同步套筒8被接合时，所述主动轮可通过所述第一同步套筒与该输入轴联接。在变型中，可设置彼此联接的多个液压机，以增加所发送的功率。
第一输入轴4的主动轮6与从动轮12啮合，所述从动轮与第一中间轴16联接，所述第一中间轴包括在上面直接加工的第一输出齿轮14。该第一输出齿轮14与输出差速器20的齿圈18啮合，所述输出差速器向车辆的两个驱动轮分配运动。
当第一同步套筒8被接合时，还得到了通过液压机2直接驱动车辆驱动轮的可能性。液压机2与驱动轮之间的联结因此通过由连续的两次啮合限定的唯一的齿轮而完成。
内燃机34直接驱动行星齿轮系30的外齿圈32，所述行星齿轮系包括在接收定轴齿轮38的轴上加工的中央太阳轮36。
行星齿轮系30包括行星架40，所述行星架包括同时啮合在齿圈32和太阳轮36上的行星轮，该行星架与定轴主动轮42联接。
第二同步套筒50轴向设置在行星架40的定轴主动轮42与太阳轮36的轴的定轴齿轮38之间，当所述第二同步套筒被接合时，所述第二同步套筒可使该行星架与该太阳轮联接。行星齿轮系30因此被锁合，其元件以相同速度转动。
行星架40的定轴主动轮42与定轴从动轮44啮合，所述定轴从动轮与第二中间轴46联接，所述第二中间轴包括在上面直接加工的第二输出齿轮48。该第二输出齿轮48与输出差速器20的齿圈18啮合。
当第二同步套筒50被接合时，还得到了通过内燃机34直接驱动车辆驱动轮的可能性。内燃机34与驱动轮之间的联结因此通过由连续的两次啮合限定的具有较弱减速比的减速齿轮系而完成。该齿轮为尺寸最长的齿轮，该齿轮实施用于较高的车速，并且由于仅使用了只包括两次啮合的机械传动装置而具有良好的效率。
太阳轮36的轴的定轴齿轮38与在泵轴62上直接加工的从动轮60啮合，所述泵轴与具有可变液压缸容积的液压泵64永久联接。
当第二同步套筒50被分离时，行星齿轮系30用作分配由内燃机34发送的转矩的差速器，并且给出通过行星架40施加在输出差速器20上的第一转矩和通过太阳轮36施加在泵64上的第二转矩。
泵64以及液压机2通过液压回路与控制单元70连接，所述控制单元与高压蓄能器72联接。尤其可使用唯一的高压蓄能器72或彼此连接的多个高压蓄能器。
控制单元70具有图1所示的位置，所述控制单元包括建立从泵64通向液压机2的直接通道78的受控部件和关闭通向高压蓄能器72的通道的受控的关闭部件，所述关闭部件由关闭阀门76构建。
液压机2和液压泵64都具有流向低压蓄能器74的回流。
关闭阀门76可为具有打开和关闭两种状态的阀门或者具有能够校准流量的多个中间的打开状态的阀门。
在当直接通道78为开启状态并且高压蓄能器72为关闭状态的所示位置上，由泵64产生的压力和流量全部无时差地传送至液压机2。
在控制单元70根据动力传动系统运行模式的其它位置上，泵64或液压机2可单独与高压蓄能器72联接，或这三个元件可联接在一起。更具体地，液压泵64可用于为高压蓄能器72充能，所述高压蓄能器为液压机2提供能量，以向驱动轮发送转矩。
高压蓄能器72具有在最小值和最大值之间的可变压力等级。实际上，使用的最小压力等级大约为140巴，这能够保持在液压机2和泵64上的一定的转矩等级。同样，最大压力等级选为350巴，这能够使用对应于被大量推广的该压力级别并且以经济的方式大量制造的材料。
为了得到由内燃机34对驱动轮的具有连续可变减速比的驱动，调节液压泵64的液压缸容积以调节阻力矩，所述阻力矩取决于该液压缸容积和该泵中的压力。第二同步套筒50被分离。
当液压泵64上通过液压缸容积等于零而得到的阻力矩基本为零时，太阳轮36可自由转动，内燃机34的旋转不驱动行星架40。得到了能够在车辆停止时使内燃机34保持怠速转动的死点。
通过逐渐增加液压泵64的液压缸容积，也增加了被传送至太阳轮36的阻力矩，这通过反作用力在行星架40上产生了被传送至差速器20的转矩。还可自车辆停止起启动车辆，并且逐渐增加车辆速度。将注意到通过以连续方式改变驱动差速器20的减速比，内燃机34可保持基本不变的速度。
同时，具有阻力矩的液压泵64的旋转产生了具有一定压力的液压流量，该液压流量能够为高压蓄能器72充能。该液压流量可被完全提供至液压机2，或者如果继续为高压蓄能器72充能，该液压流量可被部分提供至该液压机，该液压机将发动机转矩加设在差速器20上，该发动机转矩与由内燃机34向行星架40发送的转矩相加。
通过接合第一同步套筒8并且通过控制液压机2以得到逆向旋转，以便将该逆向转矩传送至差速器20，进而实现倒车。
在由高压蓄能器72为液压机2供能的情况下，由该液压机发送的转矩直接取决于这些蓄能器中的压力，该压力在140巴和350巴之间可变并且可能不充足。
为了提升高压蓄能器72中的压力，可启动内燃机34并且保持第二同步套筒50分离，以驱动泵64。为此，施加在齿圈32上的转矩通过施加在行星架40上的反作用力而被传送至太阳轮36，所述行星架接收一定的转矩。
然而，由于取决于高压蓄能器72中要填充的体积，所述高压蓄能器中的压力提升相对缓慢。由液压机2发送的转矩仅缓慢增加。此外，最大压力被高压蓄能器72的压力级别限制，在该情况下为350巴。
控制根据按照本发明的动力传动系统的控制方法，制动控制单元70，以构建从泵64通向液压机2的直接通道78，并且通过关闭阀门76关闭对高压蓄能器72的供能。
以该方式，由泵64发送的全部流体被提供至液压机2而不经由高压蓄能器72，这能够使压力很快提升，所述提升可毫无问题地超过350巴。
液压机2可因此没有延迟地产生在差速器20上的较大转矩，这通过考虑来反向转矩向主动轮提供了较高转矩，所述反向转矩自于施加在行星架40上的反作用力。车辆可在大斜坡上启动倒车。
能够以相同方式实施对动力传动系统的控制，以启动具有发送至驱动轮的较大转矩的车辆前进，并且向液压机2要求较高转矩，所述液压机直接接收泵64的液压压力而不经由高压蓄能器72，该高转矩与来自于行星齿轮系30的行星架40的反作用力的一定转矩相加。
还得到了明显比现有技术文件所示的传动装置更简单的传动装置，该传动装置仅包括两个同步套筒而不是三个，这简化了该传动装置的管理、增加了可靠性并且减少了体积以及成本。
此外，由于行星齿轮系30的太阳轮36与泵轴62之间的由齿轮对38、60给出的减速比，泵64转动较慢，这减少了由该泵产生的噪音，并且增加了使用寿命。
有利地，该类型的传动装置布置在机动车辆前部，内燃机34横向设置。

Claims (9)

1.一种用于混合动力机动车辆的动力传动系统，所述动力传动系统包括：内燃机(34)以及液压机(2)和液压泵(64)，所述液压机和液压泵可通过液压回路与高压蓄能器(72)连接，所述动力传动系统还包括传动装置，所述传动装置包括输出差速器(20)和行星齿轮系(30)，所述输出差速器与液压机联接，所述行星齿轮系设置有：外齿圈(32)、行星架(40)和太阳轮(36)，所述行星架与差速器联接，所述齿圈和太阳轮分别与内燃机和液压泵联接，其中，液压回路包括受控部件和关闭高压蓄能器(72)的关闭部件(76)，所述受控部件构建了液压泵(64)与液压机(2)之间的直接通道(78)，其特征在于，构建直接通道(78)的受控部件和受控的关闭部件(76)在同一控制单元(70)中，控制单元(70)配置成使泵(64)或液压机(2)能够单独与高压蓄能器(72)联接，或使泵(64)、液压机(2)和高压蓄能器(72)联接在一起。
2.根据权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，受控关闭高压蓄能器(72)的关闭部件(76)为包括打开和关闭两种状态或者包括能够校准流量的多个打开状态的阀门。
3.根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，内燃机(34)与行星齿轮系(30)的齿圈(32)联接，并且太阳轮(36)与液压泵(64)联接。
4.根据权利要求1或2所述的动力传动系统，其特征在于，太阳轮(36)与液压泵(64)之间的联结包括减小所述液压泵的速度的减速比。
5.根据权利要求4所述的动力传动系统，其特征在于，液压泵(64)固定在泵轴(62)的末端，所述泵轴与太阳轮(36)的轴平行设置，所述泵轴与所述太阳轮的轴通过给出减速比的齿轮对(38，60)彼此联接。
6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，行星架(40)与差速器(20)永久联接。
7.根据权利要求1、2和5中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，液压机(2)通过唯一的减速齿轮系与差速器(20)联接。
8.一种控制根据前述权利要求中任一项所述的动力传动系统的控制方法，其特征在于，为了得到具有由液压机(2)发送的较高转矩的车辆倒车的启动，所述控制方法启动内燃机(34)以便实施对液压泵(64)的驱动，所述控制方法打开所述液压泵与液压机(2)之间的直接通道(78)，并且所述控制方法关闭高压蓄能器(72)的关闭部件(76)。
9.一种混合动力机动车辆，其特征在于，所述混合动力机动车辆包括根据权利要求1到7中任一项所述的动力传动系统。
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